GIS隔離開關(guān)絕緣放電故障分析

趙國(guó)強(qiáng)

摘要：GIS設(shè)備在高電壓等級(jí)電網(wǎng)應(yīng)用廣泛，其安全可靠性直接影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。文中針對(duì)一起GIS隔離開關(guān)絕緣放電擊穿故障開始，通過(guò)解體檢查，故障事故分析，確認(rèn)放電原因?yàn)楦綦x開關(guān)內(nèi)部沒(méi)清理干凈，有異物存在引起電場(chǎng)畸變導(dǎo)致放電，最后根據(jù)故障原因，制定了相應(yīng)的控制措施

關(guān)鍵詞：GIS設(shè)備;隔離開關(guān);絕緣擊穿放電;故障分析

1 故障經(jīng)過(guò)

2017年9月某750kV變電站II母線保護(hù)變化量差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作， 750kV II母?jìng)?cè)斷路器跳閘。

2 現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題檢查

故障發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員對(duì)750kV II母和隔離開關(guān)進(jìn)行了檢查，設(shè)備外觀和氣室內(nèi)SF6氣體壓力正常。對(duì)隔離開關(guān)氣室排氣檢查發(fā)現(xiàn)氣室內(nèi)SF6氣體有異味。隨后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)隔離開關(guān)氣室內(nèi)SF6氣體組分進(jìn)行了測(cè)試，其中SO2濃度為1040μL/L，H2S濃度為45.7μL/L，HF濃度16μL/L，CO濃度為57μL/L。其中，SO2和H2S濃度嚴(yán)重超標(biāo)，初步判斷隔離開關(guān)發(fā)生內(nèi)部放電故障。

3.隔離開關(guān)解體檢查

拆除隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)位置蓋板后發(fā)現(xiàn)隔離開關(guān)內(nèi)部放電，動(dòng)靜側(cè)及罐體內(nèi)部均有燒蝕痕跡，拆除隔離開關(guān)靜側(cè)裝配，發(fā)現(xiàn)隔離開關(guān)靜側(cè)屏蔽罩燒蝕較嚴(yán)重，屏蔽罩上存在放電燒蝕孔洞3處，其中側(cè)面孔洞較大，直徑約30mm，盆式絕緣子邊緣被熏黑。隔離開關(guān)動(dòng)側(cè)屏蔽罩也存在一定的燒蝕痕跡，屏蔽罩上存在較小的燒蝕孔洞1處。觀察隔離開關(guān)屏蔽罩，發(fā)現(xiàn)屏蔽罩內(nèi)部存在部分細(xì)小的雜質(zhì)異物。

4. 故障原因分析

4.1 放電路徑分析

觀察故障隔離開關(guān)的解體情況，隔離開關(guān)靜側(cè)屏蔽罩上孔洞位置與罐體燒蝕位置相對(duì)應(yīng)，靜側(cè)屏蔽罩上小孔位置與動(dòng)側(cè)屏蔽罩孔洞位置相對(duì)應(yīng)，且都在放電燒蝕側(cè)。根據(jù)隔離開關(guān)的實(shí)際工況和內(nèi)部燒蝕情況判斷，隔離開關(guān)靜側(cè)屏蔽罩孔洞位置首先對(duì)罐體燒蝕位置發(fā)生放電，放電電弧向動(dòng)側(cè)屏蔽罩漂移，當(dāng)電弧漂移到動(dòng)側(cè)屏蔽罩時(shí)，電弧能量減小（動(dòng)側(cè)屏蔽罩為懸浮電位），在動(dòng)側(cè)屏蔽罩上燒蝕出較小孔洞。

4.2隔離開關(guān)屏蔽罩存在灰塵、異物或尖端、劃痕等造成放電

結(jié)合隔離開關(guān)解體時(shí)發(fā)現(xiàn)的屏蔽罩內(nèi)部存在的異物，判定隔離開關(guān)發(fā)生放電故障的根本原因應(yīng)為隔離開關(guān)屏蔽罩存在灰塵、異物或尖端造成。

總結(jié)：排除隔離開關(guān)靜側(cè)屏蔽罩存在劃痕的影響，造成本次放電故障的原因?yàn)楦綦x開關(guān)靜側(cè)屏蔽罩上存在灰塵、異物或尖端造成。

4.3隔離開關(guān)內(nèi)部存在灰塵、異物或屏蔽罩存在尖端的可能原因

隔離開關(guān)內(nèi)部存在灰塵、異物或者屏蔽罩存在尖端的原因主要有以下幾種可能：

1）該隔離開關(guān)動(dòng)側(cè)安裝隔離盆式絕緣子（隔盆），隔離開關(guān)靜側(cè)屏蔽罩安裝支持盆式絕緣子（通盆），轉(zhuǎn)角母線一側(cè)與母線單元對(duì)接。現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，需要對(duì)支持盆式絕緣子及轉(zhuǎn)角母線罐體內(nèi)壁進(jìn)行清理，因清理不到位，存在灰塵或異物進(jìn)入隔離開關(guān)氣室的可能。

2）隔離開關(guān)靜側(cè)屏蔽罩外表面進(jìn)行噴漆處理，在裝配前需對(duì)屏蔽罩邊緣進(jìn)行打磨清理。清理過(guò)程中，屏蔽罩漆層或異物可能掉落到屏蔽罩中，由于疏忽未清理干凈，導(dǎo)致屏蔽罩內(nèi)部存在異物。

3）隔離開關(guān)裝配完成后在廠內(nèi)進(jìn)行200次機(jī)械操作，操作完成后進(jìn)行二次清理。清理時(shí)由于人為疏忽，存在未完全清理干凈的可能性，導(dǎo)致隔離開關(guān)內(nèi)部存在異物。

4）隔離開關(guān)靜側(cè)屏蔽罩本身在生產(chǎn)、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中可能產(chǎn)生微小尖端，在裝配清理過(guò)程中未被發(fā)現(xiàn)，裝配到隔離開關(guān)產(chǎn)品中。

5）隔離開關(guān)靜側(cè)銅鎢觸頭安裝時(shí)，安裝過(guò)程中，若操作不當(dāng)，存在安裝工具與屏蔽罩磕碰的可能，導(dǎo)致屏蔽罩漆層破損或劃傷，并可能形成異物或尖端。

5 故障結(jié)論

根據(jù)隔離開關(guān)的解體檢查情況及相關(guān)計(jì)算結(jié)果判斷，造成本次750kV變電站800kV GIS隔離開關(guān)發(fā)生放電故障的原因是隔離開關(guān)內(nèi)部存在灰塵、異物或屏蔽罩存在尖端造成。

6質(zhì)量管控措施

經(jīng)上述故障分析，及針對(duì)隔離開關(guān)內(nèi)部存在灰塵、異物或者屏蔽罩存在尖端原因的推定，在后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)一步加強(qiáng)零部件質(zhì)量和安裝質(zhì)量管控，具體如下：

6.1加強(qiáng)零部件進(jìn)廠驗(yàn)收、控制

1）成立零部件清理工段，對(duì)零部件進(jìn)行清理、清洗，提高零部件清潔度，保證產(chǎn)品裝配質(zhì)量。

2）由專人負(fù)責(zé)零部件的領(lǐng)用、驗(yàn)收，對(duì)零部件外觀再次進(jìn)行把關(guān)、確認(rèn)，避免問(wèn)題零部件進(jìn)入裝配工段，進(jìn)一步保證裝配質(zhì)量。

3）設(shè)立專職工藝員，裝配前，對(duì)零部件檢查、確認(rèn)，嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行管控。

6.2細(xì)化清理工藝、制定清理管控措施

對(duì)待裝配零部件，嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求制定《氣室清理文件》納入公司文件，明確吸塵器清理順序、清理要求，清理后用保護(hù)膜包好備用。

6.3裝配過(guò)程控制的執(zhí)行和監(jiān)督

1）工作中設(shè)立自檢、互檢及專檢，重要部位設(shè)立停止點(diǎn)，專人進(jìn)行檢查確認(rèn)后才能進(jìn)行后續(xù)工作，樹立每一步分裝都要清理徹底，提高整體質(zhì)量意識(shí)，明確責(zé)任。

2）制定吸塵器清理順序，同時(shí)自制了吸塵器過(guò)渡接頭，確保產(chǎn)品特殊部位能夠清理到位。

3）制定機(jī)械操作后進(jìn)行二次清理、檢查程序，確保產(chǎn)品零部件完全符合工藝要求。

4）產(chǎn)品封罐前，用強(qiáng)光手電再次檢查、確認(rèn)，保證罐體內(nèi)部清潔。

5）所有罐體連接時(shí)，必須使用導(dǎo)套、對(duì)中螺母或定位銷，螺栓的緊固過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行左右、上下順序均勻進(jìn)行把緊，防止對(duì)接過(guò)程中雜質(zhì)、異物及金屬粉塵落入罐中。

6）運(yùn)維人員在進(jìn)行隔離開關(guān)和接地開關(guān)操作后，應(yīng)核對(duì)分合閘指示位置，確認(rèn)分合閘到位。隔離開關(guān)合閘送電后，應(yīng)立即進(jìn)行超聲波、特高頻局放檢測(cè)，并及時(shí)對(duì)操作合閘后的隔離開關(guān)氣室進(jìn)行紅外測(cè)溫及氣體組分測(cè)試，確保提早發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷。

7）積極開展帶電檢測(cè)工作，深入分析同設(shè)備不同時(shí)期的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題妥善處理。

7結(jié)束語(yǔ)

此類故障是變電站內(nèi)GIS電氣設(shè)備發(fā)生內(nèi)部放電的一個(gè)典型事例，故障輕者發(fā)生閃絡(luò)，重者導(dǎo)致殼體炸裂，嚴(yán)重危害著人身安全及電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，結(jié)合此次故障，分別從設(shè)備隱患排查、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)以及加強(qiáng)帶電檢測(cè)等方面提出了預(yù)防和反事故措施，確保設(shè)備在裝配后以最佳狀態(tài)運(yùn)行。

另外，進(jìn)一步明確了專業(yè)技術(shù)人員在檢修中注意的要點(diǎn)，并提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制要求，以進(jìn)一步規(guī)范GIS設(shè)備的檢修工藝流程。

（新東北電氣集團(tuán)高壓開關(guān)有限公司?遼寧?沈陽(yáng)?110027）